特許 7437156 排気浄化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-14

(45)【発行日】2024-02-22

(54)【発明の名称】排気浄化システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20240215BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 B

F01N3/24 N

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019239069

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021107700

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-03-15

【審判番号】

【審判請求日】2023-05-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】塩谷 敏史

【合議体】

【審判長】河端 賢

【審判官】青木 良憲

【審判官】吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１００６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１６５９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F01N 3/08

F01N 3/24

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気経路に設けられており、排気ガス中に噴射された反応液と前記排気ガスが混合された混合気が流入されて、前記反応液と前記排気ガスを反応させる排気浄化装置を備える排気浄化システムであって、
前記排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流側の排気管に設けられた液体添加弁と、
前記排気浄化装置よりも上流側の前記排気管に設けられた分散装置と、
を備え、
前記液体添加弁は、前記反応液を前記分散装置へ向けて噴射し、
前記分散装置は、前記液体添加弁から噴射された前記反応液を、微粒化した微粒状反応液にして前記排気ガス中に分散するとともに、分散された前記微粒状反応液と前記排気ガスとが混合された前記混合気の流れを、前記排気管の軸線回りに旋回する旋回流とし、
前記排気浄化装置は、
触媒を有する浄化本体部と、
前記分散装置よりも下流側の前記排気管と前記浄化本体部とを連結する流入側配管と、を有しており、
前記流入側配管は、
前記旋回流とされた前記混合気を、前記流入側配管の内壁面から離間させて剥離させる剥離促進構造を有し、
前記流入側配管の前記剥離促進構造は、
上流側から下流側に向かうにつれ拡径する円錐台状部であり、
前記円錐台状部における前記排気管の前記軸線に対する内壁面の傾斜角度は、前記旋回流とされた前記混合気に含まれる前記微粒状反応液が前記流入側配管の前記内壁面へ付着することを抑制する角度である剥離促進角度に設定されており、
前記傾斜角度は、
前記円錐台状部の全体に亘って一定であり、
前記排気経路における、前記分散装置から前記円錐台状部までの区間及び前記円錐台状部から前記浄化本体部までの区間のそれぞれは、
内径が一定である、
排気浄化システム。

【請求項2】

請求項１に記載の排気浄化システムであって、
前記剥離促進角度は、５０°以上９０°未満である、
排気浄化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の排気経路に設けられており、排気ガス中に噴射された反応液と排気ガスが混合された混合気が流入されて、反応液と排気ガスを反応させる排気浄化装置を備える排気浄化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関を搭載した車両の中には、内燃機関の排気経路に設けられており、排気ガス中に噴射された反応液と排気ガスが混合された混合気が流入されて、反応液と排気ガスを反応させる排気浄化装置を備えているものがある。例えば、内燃機関としてディーゼルエンジンを搭載した車両の排気経路に設けられており、排気ガス中に噴射された反応液である尿素水と排気ガスとが混合された混合気が流入されて、選択還元触媒（ＳＣＲ：SelectiveCatalytic Reduction）を用いて反応液である尿素水と排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を反応させる排気浄化装置がある。ここで、尿素水と排気ガスに含まれるＮＯｘとの反応は、ＮＯｘを還元して浄化する反応である。

【0003】

そして、例えば特許文献１には、内燃機関の排気経路の、上流側から下流側へと並ぶ、尿素水を排気ガス中に噴射する尿素水添加弁（液体添加弁）と、噴射された尿素水を排気ガス中で微粒化させる拡散装置と、円柱状の選択還元触媒を内部に有する排気浄化装置と、を備える排気浄化システムが記載されている。ここで、尿素水添加弁は、排気管内にて分散装置へ向けて尿素水を噴射する。分散装置は、排気ガスの上流から下流へ向かう方向に対して斜めを向いた複数の羽根を備え、複数の羽根はプロペラのように排気管の軸線に対して回転対称に並べられており、分散装置を通過する排気ガスを排気管の軸線周りに旋回させて、旋回流を発生させる。尿素水添加弁から噴射された尿素水は、分散装置の羽根に当たって、微粒化された微粒状尿素水となり、排気ガス中に分散され、分散された微粒状尿素水（微粒状反応液）と排気ガスとは混合した混合気となる。

【0004】

ここで、微粒状尿素水は、分散装置により旋回流とされた混合気の流れによって、排気浄化装置の有する円柱状の選択還元触媒（触媒）へと運ばれる。排気浄化装置は、選択還元触媒を有する浄化本体部と、分散装置よりも下流側の排気管と浄化本体部とを連結する流入側配管とを有している。流入側配管は、旋回流とされた混合気を分散装置の下流側の排気管から浄化本体部内の選択還元触媒の流入側端面へと導く。流入側配管は、上流側から下流に向かうにつれ拡径する円錐台状に形成されており、排気管の軸線に対する、内壁面の傾斜角度が、混合気の旋回流が流入側配管内で徐々に径方向外側に広がりやすいように、比較的緩やかな約４５°に設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１００６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

選択還元触媒を用いてより高い浄化効率を得るためには、選択還元触媒の流入側端面に付着する尿素水量を、流入側端面において均一にすることが望ましい。このために、浄化本体部の選択還元触媒の流入側端面に導かれる微粒状尿素水の、旋回流とされた混合気中の密度を、旋回の中央部から外周部までほぼ均一の密度とする必要がある。

【0007】

特許文献１において、旋回流とされた混合気は、排気浄化システムの流入側配管（円錐台状の流入側配管）の内壁面よりもさらに径方向外方に広がろうとする場合がある。しかし、流入側配管の内壁面が、比較的緩やかな傾斜角度（排気管の軸線に対して約４５°の傾斜角度）であるため、旋回流とされた混合気の径方向への広がりは、流入側配管の内壁面によって抑え込まれる場合がある。この場合、混合気中の微粒状尿素水は、旋回の中央部よりも外周部の密度が高くなり、微粒状尿素水の混合気中の密度は、旋回の中央部から外周部まで均一とはならない。

【0008】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、微粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気を、旋回の中央部から外周部まで微粒状反応液の密度がほぼ均一に維持された状態で、排気浄化装置の触媒の流入側端面へと導くことができる、排気浄化システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の排気経路に設けられており、排気ガス中に噴射された反応液と前記排気ガスが混合された混合気が流入されて、前記反応液と前記排気ガスを反応させる排気浄化装置を備える排気浄化システムであって、前記排気浄化装置と、前記排気浄化装置よりも上流側の排気管に設けられた液体添加弁と、前記排気浄化装置よりも上流側の前記排気管に設けられた分散装置と、を備え、前記液体添加弁は、前記反応液を前記分散装置へ向けて噴射し、前記分散装置は、前記液体添加弁から噴射された前記反応液を、微粒化した微粒状反応液にして前記排気ガス中に分散するとともに、分散された前記微粒状反応液と前記排気ガスとが混合された前記混合気の流れを、前記排気管の軸線回りに旋回する旋回流とし、前記排気浄化装置は、触媒を有する浄化本体部と、前記分散装置よりも下流側の前記排気管と前記浄化本体部とを連結する流入側配管と、を有しており、前記流入側配管は、前記旋回流とされた前記混合気を、前記流入側配管の内壁面から離間させて剥離させる剥離促進構造を有している、排気浄化システムである。

【0010】

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る排気浄化システムであって、前記流入側配管の前記剥離促進構造は、上流側から下流側に向かうにつれ拡径する円錐台状部であり、前記円錐台状部における前記排気管の前記軸線に対する内壁面の傾斜角度は、前記旋回流とされた前記混合気に含まれる前記微粒状反応液が前記流入側配管の前記内壁面へ付着することを抑制する角度である剥離促進角度に設定されている、排気浄化システムである。前記傾斜角度は、前記円錐台状部の全体に亘って一定であっても良い。加えて、前記排気経路における、前記分散装置から前記円錐台状部までの区間及び前記円錐台状部から前記浄化本体部までの区間のそれぞれは、内径が一定であっても良い。

【0011】

次に、第３の発明は、上記第２の発明に係る排気浄化システムであって、前記剥離促進角度は、５０°以上９０°未満である、排気浄化システムである。

【0012】

次に、第４の発明は、上記第１の発明から第３の発明に係る排気浄化システムであって、前記流入側配管の前記剥離促進構造は、前記流入側配管の上流側から下流側へと前記混合気を導く前記流入側配管の前記内壁面から径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部を含む、排気浄化システムである。

【発明の効果】

【0013】

第１の発明によれば、流入側配管の剥離促進構造が、旋回流とされた混合気を流入側配管の内壁面から離間させて剥離させる。これにより、旋回流とされた混合気の流れは、旋回の中央部から流入側配管の内壁面まで広がることが抑制されるとともに、流入側配管の内壁面よりもさらに径方向外方に広がろうとすることが抑制される。このため、旋回流とされた混合気中の微粒状反応液の密度が、旋回の外周部にて高くなることが抑止される。その結果、排気浄化システムは、微粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気を、旋回の中央部から外周部まで微粒状反応液の密度がほぼ均一に維持された状態で、排気浄化装置の触媒の流入側端面へと導くことができる。

【0014】

第２の発明によれば、流入側配管の剥離促進構造は、内壁面の傾斜角度が、旋回流とされた混合気に含まれる微粒状反応液の流入側配管の内壁面への付着を抑制する角度である剥離促進角度に設定されている円錐台状部である。これにより、微粒状反応液が流入側配管の内壁面へ付着することを抑止したうえで、微粒状反応液を浄化本体部の触媒に導くことができる。

【0015】

第３の発明によれば、剥離促進角度は、５０°以上９０°未満であることにより、より確実に、旋回流とされた混合気を流入側配管の内壁面から離間させて剥離させることができる。

【0016】

第４の発明によれば、剥離促進構造に含まれる、流入側配管の内壁面から径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部が、旋回流とされた混合気を流入側配管の内壁面から離間させて剥離させる。これにより、旋回流とされた混合気の流れは、旋回の中央部から流入側配管の内壁面まで広がることが抑制されるとともに、流入側配管の内壁面よりもさらに径方向外方に広がろうとすることが抑制される。このため、旋回流とされた混合気中の微粒状反応液の密度が、旋回の外周部にて高くなることが抑止される。その結果、排気浄化システムは、微粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気を、旋回の中央部から外周部まで微粒状反応液の密度がほぼ均一に維持された状態で、排気浄化装置の触媒の流入側端面へと導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の排気浄化システムを備えた内燃機関システムの構成の例を説明する図である。

【図2】第１の実施の形態の排気浄化システムの周辺の要部の概略斜視図である。

【図3】第１の実施の形態の排気浄化システムの周辺の要部の概略斜視図である。

【図4】図３におけるＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図４におけるＶ部の拡大図である。

【図6】第１の実施の形態の排気浄化システムの触媒の流入側端面における微粒状反応液の密度分布を説明する説明図である。

【図7】従来の排気浄化システムを説明する説明図である。

【図8】図７におけるＶＩＩＩ部の拡大図である。

【図9】従来の排気浄化システムの触媒の流入側端面における微粒状反応液の密度分布を説明する説明図である。

【図10】比較例の排気浄化システムを説明する説明図である。

【図11】第２の実施の形態の排気浄化システムの断面図である。

【図12】図１１におけるＸＩＩ部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態の排気浄化システム７００について、図面を用いて説明する。本実施の形態にて説明する排気浄化システム７００は、本発明の排気浄化システムの一例として、内燃機関１０の排気経路１２に設けられており、排気ガス中に噴射された尿素水（反応液）と排気ガスが混合された混合気が流入されて、尿素水（反応液）と排気ガスを反応させる排気浄化システムである。なお、図中に前後方向、左右方向、上下方向が記載されている場合、上下方向は鉛直上方に向かう方向及び下方に向かう方向を示しており、前後方向は内燃機関１０を搭載した車両の前後方向を示し、左右方向は内燃機関１０を搭載した車両の左右方向を示している。

【0019】

●［内燃機関システム１の全体構成（図１）］
図１を用いて、本発明に係る排気浄化システム７００を備えた内燃機関システム１の全体構成について説明する。なお図１における内燃機関１０は、内燃機関の１つの例としてディーゼルエンジンである。ここで、内燃機関１０は、排気ガスと一緒に、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を排出する。以下、図１に示す内燃機関システム１を、吸気側から排気側に向かって順に説明する。

【0020】

吸入空気流量検出装置３１は、例えば吸気流量センサであり、内燃機関１０の吸気通路１１に設けられて内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。アクセル開度検出装置３３（例えば、アクセル開度センサ）は、運転者が操作するアクセルの開度（すなわち、運転者の要求負荷）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。回転検出装置３４は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

【0021】

インジェクタ１４Ａ～１４Ｄは、図示省略した燃料配管が接続されて内燃機関１０のシリンダ毎に設けられており、制御装置５０からの駆動信号に応じて各シリンダ内に、所定のタイミングで所定量の燃料を噴射する。

【0022】

内燃機関１０の排気ガスは、内燃機関１０に接続された排気管１２Ａに流れる。内燃機関１０から下流側に向かって、排気管１２Ａと、排気管１２Ｂと、排気管１２Ｃとが連結されており、排気管１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにて排気経路１２が形成されている。

【0023】

排気管１２Ａには、上流側から、制御装置５０から駆動される燃料添加弁２１と、排気温度検出装置３６Ａ、第１酸化触媒４２（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を有する第１排気浄化装置４１、排気温度検出装置３６Ｂ、粒子状物質除去フィルタであるＤＰＦ４３（ＤＰＦ：DieselParticulate Filter）、差圧センサ３５が設けられている。

【0024】

燃料添加弁２１は、内燃機関１０の排気ガスを浄化するために排気ガスに反応させる燃料（反応液）を排気ガス中に噴射する液体添加弁である。

【0025】

排気温度検出装置３６Ａは、例えば排気温度センサであり、第１酸化触媒４２の上流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。排気温度検出装置３６Ｂは、例えば排気温度センサであり、第１酸化触媒４２の下流側（かつＤＰＦ４３の上流側）の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

【0026】

第１排気浄化装置４１は、筒状に形成されており、内部に第１酸化触媒４２が設けられている。第１酸化触媒４２は、セラミック製の円柱状等に形成されたセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、それぞれの貫通孔の内面に白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒がコーティングされている。そして、第１酸化触媒４２は、所定の温度下で多数の貫通孔に排気ガスを通すことにより、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等が酸化されて、除去される。

【0027】

粒子状物質除去フィルタ（以下、「ＤＰＦ」という。）４３は、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成されている。多孔質のＤＰＦ４３は、流入する排気ガスを通すことで粒子状物質（ＰＭ）を捕集して、排気ガスから粒子状物質（ＰＭ）を除去する。ＤＰＦ４３に粒子状物質（ＰＭ）が堆積するにつれ、ＤＰＦ４３が排気ガスを通しにくくなり、捕集機能が低下する。

【0028】

差圧センサ３５は、第１酸化触媒４２の下流側、かつ、ＤＰＦ４３の上流側の排気圧力（排気管内圧力）と、ＤＰＦ４３の下流側の排気管内圧力と、の差圧（圧力差）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。ここで、差圧（圧力差）は、ＤＰＦ４３に粒子状物質（ＰＭ）が多く堆積すると変化する。制御装置５０は、ＤＰＦ４３に粒子状物質（ＰＭ）が多く堆積して、ＤＰＦ４３が排気ガスを通しにくくなっており、ＤＰＦ４３に堆積した粒子状物質（ＰＭ）を除去してＤＰＦ４３を回復（再生）させる必要があるか、あるいは否かを、差圧センサ３５が出力した検出信号に基づいて推定できる。

【0029】

制御装置５０は、ＤＰＦ４３を回復（再生）させる必要があると推定したら、ＤＰＦ４３に堆積した粒子状物質（ＰＭ）を除去するために、燃料添加弁２１に燃料（反応液）を排気ガス中に噴射させる。排気ガス中に噴射された燃料（反応液）と排気ガスは混合されて混合気となり、第１排気浄化装置４１に流入されて、第１排気浄化装置４１が有する第１酸化触媒４２の流入側端面７４Ａへと導かれる。燃料は、第１酸化触媒４２にて、排気ガス中に残った酸素により酸化される。そして、酸化による発熱により排気ガス温度が上昇し、排気ガスは高温になる。この高温になった排気ガスによりＤＰＦ４３の床温が上昇して、床温が所定温度以上（例えば、５９０［℃］以上）になると、ＤＰＦ４３内に堆積した粒子状物質（ＰＭ）が燃焼焼却されて、ＤＰＦ４３の捕集機能が回復（再生）される。この様に、第１排気浄化装置４１は、内燃機関の排気経路１２に設けられており、排気ガス中に噴射された燃料（反応液）と排気ガスが混合された混合気が流入されて、燃料（反応液）と排気ガスを反応させる排気浄化装置の一種である。

【0030】

排気管１２Ｂは、ＤＰＦ４３の下流側に接続されており、排気管１２Ｂには、排気温度検出装置３６Ｃ、ＮＯｘセンサ３７Ａ、尿素水添加弁６１、排気管インシュレータ１２Ｂ１、排気浄化システム７００等が設けられている。

【0031】

排気温度検出装置３６Ｃは、例えば排気温度センサであり、ＤＰＦ４３の下流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。ＮＯｘセンサ３７Ａは、選択還元触媒７４の上流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。排気管インシュレータ１２Ｂ１は、排気管１２Ｂの尿素水添加弁６１よりも上流側に設けられている。排気管インシュレータ１２Ｂ１は、筒状に形成されており、排気管１２Ｂの熱が尿素水添加弁６１に伝わりにくくなるよう、排気管１２Ｂの一部を覆う。

【0032】

尿素水添加弁（液体添加弁）６１は、排気管１２Ｂにおいて、排気管１２ＡのＤＰＦ４３の下流側、かつ分散装置６４および排気浄化装置７０よりも上流側の、排気管１２Ｂに設けられている。尿素水添加弁６１は、制御装置５０から駆動されて、排気浄化装置７０よりも上流側に設けられた分散装置６４へ向けて、排気ガス中で尿素水（反応液）を噴射（吐出、添加）する。尿素水添加弁６１は、尿素水供給管６２、尿素水ポンプ６３を介して尿素水タンク６５に連結され、尿素水タンク６５から尿素水が供給される。

【0033】

尿素水ポンプ６３は、制御装置５０から駆動される電動ポンプである。尿素水タンク６５内には、尿素水タンク６５内に貯留されている尿素水６７の残量（水位）に応じた検出信号を制御装置５０に出力するレベルゲージ（残量検出装置）６８が設けられている。また、尿素水タンク６５内には、尿素水タンク６５内に貯留されている尿素水６７の濃度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する濃度センサ６９が設けられている。

【0034】

分散装置６４は、詳細は後述するが、排気管１２Ｂにおいて、排気浄化装置７０よりも上流側に設けられている。分散装置６４は、尿素水添加弁（液体添加弁）６１から、噴射された尿素水（反応液）を、微粒化した微粒状反応液にして排気ガス中に分散するとともに、分散された粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気の流れを、排気管の軸線回りに旋回する旋回流とする。そして、混合器の旋回流は、排気浄化装置７０へと流れる。

【0035】

排気浄化装置７０は、詳細は後述するが、筒状に形成されており、内部に円柱状の選択還元触媒７４が設けられている。排気浄化装置７０は、内燃機関１０の排気経路１２に設けられており、排気ガス中に噴射された尿素水（反応液）と排気ガスが混合された混合気が流入されて、尿素水（反応液）と排気ガスを反応させる排気浄化装置の一種である。

【0036】

旋回流とされた混合気に含まれる微粒状尿素水は、分散装置６４から選択還元触媒７４の流入側端面に到達するとともに、排気ガスの熱によってアンモニアに改質される。選択還元触媒７４は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニアと反応させて（ＮＯｘを還元させて）浄化する触媒である。選択還元触媒７４にて浄化された排気ガスは、排気浄化装置７０から排気管１２Ｃに流入する。

【0037】

排気管１２Ｃは、排気浄化装置７０の下流側に接続されており、排気管１２Ｃには、排気温度検出装置３６Ｄ、ＮＯｘセンサ３７Ｂ、第２酸化触媒４７が設けられている。排気温度検出装置３６Ｄは、例えば、排気温度センサであり、排気浄化装置７０の下流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。ＮＯｘセンサ３７Ｂは、排気浄化装置７０の下流側の排気ガスのＮＯｘの濃度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。第２酸化触媒４７は、排気浄化装置７０にて窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応しきれなかったアンモニア等が流入し、流入したアンモニア等を酸化させて除去する触媒である。

【0038】

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマ、ＥＥＰＲＯＭ等を備えた公知のものである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種プログラムやマップに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、ＥＥＰＲＯＭは、例えば、内燃機関１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

【0039】

そして、制御装置５０は、入力された検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出することができる。また、制御装置５０は、検出した内燃機関１０の運転状態や、アクセル開度検出装置３３からの検出信号に基づいた運転者からの要求に応じて、各インジェクタ１４Ａ～１４Ｄから内燃機関１０のシリンダ内に噴射する燃料量や、燃料添加弁２１から添加（噴射）する未燃燃料量、尿素水添加弁６１から添加（噴射）する尿素水添加量を制御する制御信号を出力する。

【0040】

●［第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａ（図２～図１０）］
次に、図２～図１０を用いて、図１に示す排気浄化システム７００の第１の実施の形態である排気浄化システム７００Ａについて、車両に取り付けられたときの状態、構成、効果について説明する。

【0041】

●［第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａが車両に取り付けられたときの状態（図２～図３）］
まず、図２及び図３を用いて、排気浄化システム７００Ａが車両に取り付けられたときの状態について説明する。図２は、排気浄化システム７００Ａの周辺の要部の下側から視た概略斜視図である。図３は、図２における排気浄化システム７００Ａの周辺の要部をＩＩＩ方向から視た概略斜視図である。

【0042】

図２に示すように、本実施の形態にて説明する車両では、右前のタイヤ８１（及び図示省略した左前のタイヤ）の前方に内燃機関１０が搭載されている。また図２には、図１に示す排気管１２Ａ、燃料添加弁２１、第１排気浄化装置４１、ＤＰＦ４３、排気温度検出装置３６Ｄ、ＮＯｘセンサ３７Ｂ等の図示を省略している。図２に示すように、排気浄化システム７００Ａが取り付けられた排気管１２Ｂは、内燃機関１０から後方及び下方に引き出され、排気管１２Ｂの端部に尿素水添加弁６１、分散装置６４、排気浄化システム７００Ａが設けられている。排気浄化システム７００Ａの下流側には、排気管１２Ｃが接続されている。また、排気管１２Ｂの一部には、排気管インシュレータ１２Ｂ１が取り付けられている。

【0043】

そして、本実施の形態にて説明する車両では、図２に示すように、尿素水添加弁６１、分散装置６４、排気浄化システム７００Ａは、一列に並ぶように排気管１２Ｂに設けられており、図３に示すように、排気管１２Ｂは、尿素水添加弁６１の右前側から後側にかけて尿素水添加弁６１の周囲に設けられている。また、図３に示すように、排気管１２Ｂは、尿素水添加弁６１の右側前方から尿素水添加弁６１の右側にある第１屈曲部１２ＢＡまで延び、さらに、第１屈曲部１２ＢＡから尿素水添加弁６１の後方にある第２屈曲部１２ＢＢまで延びている。ここで、第２屈曲部１２ＢＢの前側に尿素水添加弁６１が取り付けられている。以上の配置により、尿素水添加弁６１から排気ガスの流れる方向（下流）に分散装置６４があり、尿素水添加弁６１が尿素水添加弁６１に向けて尿素水を噴射すれば、尿素水添加弁６１は、排気ガス中にて、尿素水を排気ガスの流れる方向に噴射することができる。

【0044】

また、排気管１２Ｂの熱が尿素水添加弁６１に伝わりにくいよう、排気管１２Ｂは、尿素水添加弁６１の周囲と間隔を開けた配置にされている。さらに、図３に示すように、排気管１２Ｂから尿素水添加弁６１への熱が伝わることを抑止するために、排気管１２Ｂの尿素水添加弁６１の右側にある部分を、管状の排気管インシュレータ１２Ｂ１で覆っている。そして、尿素水添加弁６１は、冷却するために空冷フィン６１Ａを備えている。

【0045】

●［第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａの構成（図４）］
次に、図４を用いて、排気浄化システム７００Ａの構成を説明する。図４は、図３における排気浄化システム７００ＡのＩＶ－ＩＶ断面図である。図４に示すように、排気浄化システム７００Ａは、上流側から下流側に向かって並ぶ、尿素水添加弁（液体添加弁）６１分散装置６４と、排気浄化装置７０Ａ（７０）とを備えている。

【0046】

尿素水添加弁（液体添加弁）６１は、上述したように、分散装置６４および排気浄化装置７０Ａよりも上流側の、排気管１２Ｂに設けられている。尿素水添加弁６１は、排気浄化装置７０よりも上流側に設けられた分散装置６４へ向けて、排気ガス中で尿素水（反応液）を噴射（吐出、添加）する。

【0047】

分散装置６４は、上述したように、排気管１２Ｂにおいて、排気浄化装置７０よりも上流側に設けられている。分散装置６４は、例えば、排気ガスの上流から下流へ向かう方向に対して斜めを向いた複数の羽根（不図示）を備え、複数の羽根はプロペラのように排気管の軸線に対して回転対称に並べられている公知の分散装置であり、分散装置６４を通過する排気ガスを排気管１２Ｂの軸線周りに旋回させて、旋回流を発生させる。

【0048】

また、分散装置６４は、尿素水添加弁（液体添加弁）６１から、噴射された尿素水（反応液）を、微粒化した微粒状反応液にして排気ガス中に分散するとともに、分散された粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気の流れを、排気管の軸線回りに旋回する旋回流とする。ここで、尿素水（反応液）は、分散装置６４の複数の羽根（不図示）にて微粒化された微粒状尿素水（微粒状反応液）にされるとともに排気ガス中に分散される。そのうえで、排気ガスと分散された微粒状尿素水とは混ざって混合気となる。分散された微粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気の流れは、分散装置６４によって、上記の様に、排気管の軸線回りに旋回する旋回流とされて、排気浄化装置７０Ａへと流れる。

【0049】

排気浄化装置７０Ａ（７０）は、流入側配管７１と、浄化本体部７２と、流出側配管７３とが連結されており、浄化本体部７２は円柱状の選択還元触媒７４を有している。

【0050】

流入側配管７１は、分散装置６４よりも下流側の排気管１２Ｂと浄化本体部７２とを連結している。これにより、流入側配管７１は、分散装置６４によって旋回流とされた、微粒状尿素液（微粒状反応液）と排気ガスとの混合気を、分散装置６４の下流側の排気管１２Ｂから浄化本体部７２へと導く。

【0051】

ここで、浄化本体部７２の内径は約２００［ｍｍ］で、排気管１２Ｂの内径は流入側配管７１の上流側で流入側配管７１に接続されている部分では約１００［ｍｍ］である。このため、流入側配管７１は、上流側から下流に向かうにつれ、約１００［ｍｍ］から約２００［ｍｍ］へと拡径する円錐台状部７１Ａを有している。

【0052】

流入側配管７１は、旋回流とされた混合気（図４の旋回流５０１参照）を、流入側配管７１の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させる剥離促進構造７０ＡＡを有している。本実施の形態の排気浄化装置７０Ａにおいては、流入側配管７１の剥離促進構造７０ＡＡは、上流側から下流に向かうにつれ拡径する円錐台状部７１Ａであり、円錐台状部７１Ａは、排気管１２Ｂの軸線Ｃ１２Ｂ（排気管１２Ｂの分散装置６４の周囲の部分の軸線Ｃ１２Ｂ）に対する、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡ（稜線Ｌ７０ＡＡ）の傾斜角度θ７１が剥離促進角度θＡに設定されている（傾斜角度θ７１＝剥離促進角度θＡ）。

【0053】

ここで、剥離促進角度θＡとは、旋回流とされた混合気（図４の旋回流５０１参照）に含まれる微粒状反応液の流入側配管７１の内壁面７１ＡＡへの付着を抑制する角度である。剥離促進角度θＡは、５０°以上９０°未満（５０°≦傾斜角度θ７１＝剥離促進角度θＡ＜９０°）である。図４においては、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの傾斜角度θ７１は、剥離促進角度θＡの一例として６０°とした。

【0054】

浄化本体部７２は、流入側配管７１と流出側配管７３とを連結しており、内部に円柱状に形成された選択還元触媒７４を有している。選択還元触媒７４は、直径が約２００［ｍｍ］で、長さが約２００［ｍｍ］である。分散装置６４によって旋回流とされた、微粒状尿素液（微粒状反応液）と排気ガスとの混合気は、流入側配管７１によって分散装置６４の下流側の排気管１２Ｂから浄化本体部７２へと導かれる。ここで、微粒状尿素水は、旋回流とされた混合気（図４の旋回流５０１参照）に含まれるため、微粒状尿素水は、混合気により、分散装置６４の下流側から選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａへ運ばれる。そして、図１を用いて上述した様に、微粒状尿素水は、排気ガスの熱によってアンモニアに改質される。選択還元触媒７４にて、排気ガス中のＮＯｘはアンモニアと反応して（ＮＯｘを還元させて）浄化される。

【0055】

流出側配管７３は、浄化本体部７２と排気管１２Ｃとを連結しており、選択還元触媒７４を通過して、流出側配管７３に流入した排気ガスは、流出側配管７３から排気管１２Ｃに流入する。流出側配管７３は、上流側の内径が浄化本体部７２の内径である約２００［ｍｍ］で、下流側の内径が排気管１２Ｃの内径である約１００［ｍｍ］である。流出側配管７３は、上流側から下流側に向かって内径が約２００［ｍｍ］から約１００［ｍｍ］へと徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。

【0056】

●［第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａの作用効果について（図５～図１０）］
次に、図５～図１０を用いて、排気浄化システム７００Ａの作用効果を説明する。図５は、図４におけるＶ部の拡大図である。図６は、排気浄化装置７０Ａの選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおける、微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度分布のシミュレーション結果に基づく、微粒状尿素水（微粒状反応液）の概略分布図の一例である。図７は、従来の排気浄化システム１００を説明する排気浄化システム１００の断面図である。図８は、図７におけるＶＩＩＩ部の拡大図である。図９は、従来の排気浄化システム１００の選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおける、微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度分布のシミュレーション結果に基づく、微粒状尿素水（微粒状反応液）の概略分布図の一例である。図１０は、比較例の排気浄化システム２００を説明する説明図である。

【0057】

上述したが、図５の旋回流５０１に例を示すように、微粒状反応液と排気ガスとが混合された混合気の流れは、分散装置６４によって、排気管１２Ｂの軸線Ｃ１２Ｂ（排気管１２Ｂの分散装置６４の周囲の部分の軸線Ｃ１２Ｂ）回りに旋回する旋回流とされる。旋回流とされた混合気は、分散装置６４よりも下流側の排気管１２Ｂから流入側配管７１に流入して、浄化本体部７２の選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａへと導かれる。

【0058】

流入側配管７１は、旋回流とされた混合気を、流入側配管７１の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させる剥離促進構造７０ＡＡを有している。剥離促進構造７０ＡＡでは、上流側から下流に向かうにつれ拡径する円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡ（稜線Ｌ７０ＡＡ）の傾斜角度θ７１が剥離促進角度θＡに設定されている（５０°≦傾斜角度θ７１＝剥離促進角度θＡ＜９０°）。詳細は後述するが、従来の流入側配管の内壁面の傾斜角度は、混合気の旋回流が流入側配管内で徐々に広がりやすいように、比較的緩やかな約３０～４５°に設定されている。これに対して、本実施の形態の流入側配管７１は、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの傾斜角度θ７１が、従来の３０～４５°よりも大きな剥離促進角度θＡ（５０°≦傾斜角度θ７１＝剥離促進角度θＡ＜９０°）に設定されている。

【0059】

本実施の形態の排気浄化システム７００Ａでは、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの傾斜角度θ７１が、従来の排気浄化システムの傾斜角度よりも比較的大きな剥離促進角度θＡに設定されており、内壁面７１ＡＡの傾斜角度θ７１が従来の傾斜角度よりも比較的大きく、円錐台状部７１Ａは、下流に向かうにつれ内径がより一層急に大きくなる。このため、旋回流とされた混合気を、円錐台状部７１Ａ（流入側配管７１）の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させることができる。そして、例えば、図５の循環流５０２の様に、旋回流５０１と、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡとの間に循環流が発生し、旋回流とされた混合気を内壁面７１ＡＡから剥離させる。そして、例えば、図５の循環流５０２の様に、旋回流とされた混合気の径方向への広がりは、混合器が内壁面７１ＡＡから離間させて剥離されることにより、稜線Ｌ７０ＡＡから稜線Ｌ５０１までのΔ５０２程度抑え込まれる。

【0060】

また、例えば、図５の旋回流５０１のように、円錐台状部７１Ａの径方向外側に向かって広がるように流れても、円錐台状部７１Ａは、従来の排気浄化システムよりも下流に向かうにつれ内径がより一層急に大きくなる。これにより、円錐台状部７１Ａ（流入側配管７１）内において、旋回流とされた混合気が径方向外側へ広がっても、円錐台状部７１Ａ（流入側配管７１）の内壁面７１ＡＡに達することが抑止されている。この様に、円錐台状部７１Ａ（流入側配管７１）の内壁面７１ＡＡに旋回流とされた混合気が達することが抑止されていることで、旋回流とされた混合気に含まれる微粒状反応液の流入側配管７１の内壁面７１ＡＡへの付着を抑制する。

【0061】

ここで、流入側配管７１の剥離促進構造７０ＡＡが、旋回流とされた混合気を流入側配管７１の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させる。これにより、旋回流とされた混合気の流れは、旋回の中央部から流入側配管７１の内壁面７１ＡＡまで広がることが抑制されるとともに、流入側配管７１の内壁面７１ＡＡよりもさらに径方向外方に広がろうとすることが抑制される。このため、旋回流とされた混合気中の微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度が、旋回の外周部にて高くなることが抑止される。その結果、排気浄化装置７０Ａは、微粒状尿素水（微粒状反応液）と排気ガスとが混合された混合気を、旋回の中央部から外周部まで微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度がほぼ均一に維持された状態で、排気浄化装置７０Ａの選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａへと導くことができる。

【0062】

また、流入側配管７１の剥離促進構造７０ＡＡは、内壁面７１ＡＡの傾斜角度θ７１が、旋回流とされた混合気に含まれる微粒状尿素水（微粒状反応液）の流入側配管７１の内壁面７１ＡＡへの付着を抑制する角度である剥離促進角度θＡに設定されている円錐台状部である。これにより、微粒状尿素水（微粒状反応液）が流入側配管７１の内壁面７１ＡＡへ付着することを抑止したうえで、微粒状尿素水（微粒状反応液）を浄化本体部の選択還元触媒（触媒）７４に導くことができる。

【0063】

また、剥離促進角度θＡは、５０°以上９０°未満であることにより、より確実に、旋回流とされた混合気を流入側配管７１の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させることができる。

【0064】

図６には、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおける微粒状尿素水の密度分布のシミュレーション結果の一例を、概略分布図で示した。図６の流入側端面７４Ａにおいて、微粒状尿素水の密度は、高密度領域Ｒ１＞中密度領域Ｒ２である。また、図６に示すように、微粒状尿素水は、高密度領域Ｒ１が選択還元触媒７４の下側端部に存在するものの、選択還元触媒７４の多く部分では中密度領域Ｒ２となっている。詳細は後述するが、従来の従来の排気浄化システム１００と比較して、本実施の形態の排気浄化システム７００Ａでは、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水の分布は、より均一になっている。

【0065】

なお、シミュレーション条件は、例えば、次の様に設定した。円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの長さＬ１（図５の長さＬ１に相当）を１９．４［ｍｍ］とした。円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの下流側端から選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａまでの長さＬ２（図５の長さＬ２に相当）を３５［ｍｍ］とした。分散装置６４の後端から円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの上流側端までの長さＬ３（図５の長さＬ３に相当）を４１．１［ｍｍ］とした。また、排気管の内径Ｄ１（図５の内径Ｄ１に相当）を７０．６［ｍｍ］とし、円錐台状部７１Ａの内壁面７１ＡＡの下流側端の内径Ｄ２（図５の内径Ｄ２に相当）を１６２．７［ｍｍ］とした。さらに、排気ガスの条件については、出口側の排気圧を大気圧にした。さらに、排気ガスを、温度３４５℃で、流速が３０ｇ／ｓｅｃに設定した。あるいは、排気ガスを、温度４６５℃で、流速９０ｇ／ｓｅｃに設定した。

【0066】

選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおいて、微粒状尿素水の密度が比較的高い高密度領域Ｒ１では、微粒状尿素水が改質されたアンモニアの密度が比較的高くなるめ、アンモニアが排気ガス中のＮＯｘと反応しきれずに選択還元触媒７４を通過して排気浄化装置７０Ａよりも下流へ流出しやすいと考えることが出来る。仮に、微粒状尿素水の密度が、中密度領域Ｒ２よりも低い領域である低密度領域Ｒ３（後述、図９参照）が、流入側端面７４Ａに存在するとしたとき。このとき、低密度領域Ｒ３では、尿素水が改質されたアンモニアの密度が低いため、排気ガス中のＮＯｘは、尿素水が改質されたアンモニアと反応しきれずに選択還元触媒７４を通過して排気浄化装置７０Ａよりも下流へ流出しやすいと考えることが出来る。

【0067】

以上の様に、微粒状尿素水の密度が比較的高い高密度領域Ｒ１ではアンモニアが排気管１２Ｃ（図４、図１参照）へ流出しやすいと考えることが出来、微粒状尿素水の密度が比較的低い低密度領域Ｒ３（後述、図９参照）では排気ガス中のＮＯｘが排気管１２Ｂ（図４、図１参照）へ流出しやすいと考えることができる。従って、選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水の分布が均一にならない程、多くアンモニアおよびＮＯｘが、排気浄化装置７０Ａよりも下流へ流出しやすくなると考えることができる。換言すれば、選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水（微粒状反応液）の分布がより均一になるほど、尿素水（尿素水から生成されるアンモニア）と排気ガス中のＮＯｘとの反応の効率は高まると考えることができる。

【0068】

一方、従来の排気浄化システム１００は混合気の剥離が抑制されている。従来の排気浄化システム１００の断面図を図７に示した。図７に示す従来の排気浄化システム１００は、排気浄化装置７０Ａと同様の浄化本体部７２、流出側配管７３及び選択還元触媒７４を備えており、流入側配管７１に替えて流入側配管１０１を備えている。流入側配管１０１は、円錐台状部１０１Ａを備えている。円錐台状部１０１Ａは、排気管１２Ｂの軸線Ｃ１２Ｂ（排気管１２Ｂの分散装置６４の周囲の部分の軸線Ｃ１２Ｂ）に対する、円錐台状部１０１Ａの内壁面１０１ＡＡの（稜線Ｌ１０１の）傾斜角度θ１０１は、３０°以上４５°以下（３０°≦傾斜角度θ１０１≦４５°）に設定されており、本実施の形態の排気浄化装置７０Ａの流入側配管７１の傾斜角度θ７１（５０°≦傾斜角度θ７１＝剥離促進角度θＡ＜９０°）よりも小さい。なお、図７では、流入側配管１０１の傾斜角度θ１０１を例として３０°とした。

【0069】

図８には、図７におけるＶＩＩＩ部の拡大図を示した。従来の排気浄化システム１００において、流入側配管１０１の内壁面１０１ＡＡの傾斜角度θ１０１は、本実施の形態の排気浄化装置７０Ａの流入側配管７１の傾斜角度θ７１よりも小さく、比較的緩やかな傾斜角度に設定されている。このため、流入側配管１０１にて、旋回流とされた混合気の流れは、図８の旋回流５０３に例を示す様に、流入側配管１０１の内壁面１０１ＡＡから剥離することなく、流入側配管１０１内を広がるように流れる。

【0070】

そして、旋回流とされた混合気は流入側配管１０１の内壁面１０１ＡＡまで広がり、さらに内壁面１０１ＡＡよりもさらに径方向に外側に広がるように流れると考えられる。そして、旋回流とされた混合気の径方向への広がりは、流入側配管１０１の内壁面１０１ＡＡによって抑え込まれて、混合気中の微粒状尿素水は、旋回の中央部よりも外周部の密度が高くなると考えられる。その結果、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水の分布が外周側に偏り、尿素水（尿素水から生成されるアンモニア）と排気ガス中のＮＯｘとの反応の効率は低下すると考えられる。

【0071】

図９には、従来の排気浄化システム１００の選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおける微粒状尿素水の密度分布のシミュレーション結果の一例を、概略分布図で示した。図９の流入側端面７４Ａにおいて、尿素水量の密度は、高密度領域Ｒ１＞中密度領域Ｒ２＞低密度領域Ｒ３である。また、図９では、高密度領域Ｒ１は選択還元触媒７４の外周を輪状に一周しており、中密度領域Ｒ２は高密度領域Ｒ１よりも幅が狭い輪状になっている。そして、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａの中央部は、ほぼ低密度領域Ｒ３となっている。このように、図９の例の概略分布図では、尿素水量は、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａの外周側に集中しており、従来の排気浄化システム１００では、尿素水は選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａにおいて、尿素水量が均一にならない分、選択還元触媒７４での尿素水と排気ガス中のＮＯｘとの反応の効率が低下する。

【0072】

さらに、排気浄化装置７０Ａにおいて、流入側配管７１の様々な傾斜角度θ７１に対する排気ガス流の浄化率をシミュレーションして評価した結果、下記の表１の様になった。表１において、浄化率を大まかに「〇」、「△」、「×」で評価した、下記の表１に示す。下記の表１で「〇」は浄化率が良好で高いことを示し、「△」は浄化率が良好といえるほど高くないが不良といえる程低くないことを示し、「×」は浄化率が不良といえるほど低下していることを示す。比較参照するために、傾斜角度θ７１を、剥離促進角度θＡではない、３０°、４５°および９０°の場合を比較例として浄化率を評価した。

【0073】

【表1】

【0074】

上記の表１に示すように、傾斜角度θ７１が、剥離促進角度θＡである（傾斜角度θ７１＝５０°～８０°）実施例１～４では、全ての場合において、浄化率は良好な「〇」となった。一方、表１に示すように、傾斜角度θ７１が、剥離促進角度θＡではない３０°比較例１、４５°である比較例２では、従来の排気浄化システムの傾斜角度となっており、浄化率は不良といえるほど低下している「×」となった。この浄化率の低下は、図８を用いて上述した様に、従来の排気浄化システムでは、流入側配管の内壁面が、比較的緩やかな傾斜角度（排気管の軸線に対して約３０～４５°の傾斜角度）であるため、旋回流とされた混合気の径方向への広がりは、流入側配管の内壁面によって抑え込まれたと考えられる。そして、混合気中の微粒状尿素水は、旋回の中央部よりも外周部の密度が高くなり、選択還元触媒（７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水の分布が外周側に偏り、その結果、尿素水（尿素水から生成されるアンモニア）と排気ガス中のＮＯｘとの反応の効率は低下したと考えられる。

【0075】

傾斜角度θ７１が、剥離促進角度θＡではない９０°である比較例３では、浄化率は「△」となり、浄化率が良好といえるほど高くないが不良といえる程低くなかった。この理由は次の様に考えることができる。傾斜角度θ７１が９０°である比較例３における流入側配管７１の概略拡大断面図を図１０に示した。図１０の旋回流５０４に一例を示すように、分散装置６４と選択還元触媒７４との間の距離が短いため、旋回流とされた混合気は、稜線Ｌ５０４に示すように流入側配管７１の径方向に広がっても、選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａの外周部に届きにくいため、旋回流とされた混合気は選択還元触媒７４の流入側端面７４Ａの中央部に集中して導かれる。これにより、選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａにおいて微粒状尿素水の分布が中央側に偏り、さらに、尿素水（尿素水から生成されるアンモニア）と排気ガス中のＮＯｘとの反応の効率は低下したと考えられる。

【0076】

また、傾斜角度θ７１が、剥離促進角度θＡではない９０°以上となると、図１０に示すように、流入側配管７１の円錐台状部７１Ａは段差状となる。そして、流入側配管７１の円錐台状部７１Ａが段差となると、車両の振動などにより段差状の円錐台状部７１Ａにおいて、局所的に応力が集中して亀裂などが生じやすくなる。このため、本実施の形態の排気浄化装置７０Ａでは、流入側配管７１を段差がない形状とした。また、図４に示すように、排気浄化装置７０Ａは、上流側の流入側配管７１から下流側の流出側配管７３にかけて、内壁面は滑らかな面に形成されている。

【0077】

●［第２の実施の形態の排気浄化システム７００Ｂ（図１１、図１２）］
次に図１１を用いて、図１に示す排気浄化装置７０の第２の実施の形態である排気浄化システム７００Ｂの詳細について説明する。図１１は、図４と同様の第２の実施の形態の排気浄化システム７００Ｂの断面図である。

【0078】

第２の実施の形態の排気浄化システム７００Ｂは、以下に詳細を説明するが、第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａが有する流入側配管７１の剥離促進構造７０ＡＡに換えて、流入側配管１７１が流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部１７１ＡＣを有する剥離促進構造１７０ＢＡを備えている。以下の第２の実施の形態の排気浄化システム７００Ｂの説明において、第１の実施の形態との相違点について主に説明し、同様の点については説明を省略する。

【0079】

排気浄化システム７００Ｂは、排気浄化システム７００Ａと同様の浄化本体部７２及び流出側配管７３を備えており、排気浄化システム７００Ａの流入側配管７１の代わりに流入側配管１７１を備えている。流入側配管１７１が排気浄化装置７０Ａの流入側配管７１と異なる点は、流入側配管１７１は、その円錐台状部１７１Ａに、周方向に連続して径方向内方向に凹んでいる環状凹部１７１ＡＢを有する点と、円錐台状部１７１Ａの傾斜角度θ１７１が、図７に示す従来の排気浄化システム１００と同様に、３０°以上４５°未満（３０°≦傾斜角度θ１７１≦４５°）に設定されている点にある。なお、図１１では、流入側配管１７１の傾斜角度θ１７１を例として３０°とした。流入側配管１７１の剥離促進構造１７０ＢＡは、流入側配管１７１の上流側から下流側へと混合気を導く流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部１７１ＡＣを有している。

【0080】

図１２には、図１１におけるＸＩＩ部の拡大図を示した。図１２の旋回流５０５に一例を示すように、流入側配管１７１に流入する旋回流とされた混合気は、流入側配管１７１の径方向に広がって、環状突出部１７１ＡＣよりも上流側で円錐台状部１７１Ａの内壁面１７１ＡＡに沿って流れたとしても、環状突出部１７１ＡＣの下流側に、例えば循環流５０６が発生する。ここで、循環流５０６は、旋回流とされた混合気を、円錐台状部１７１Ａ（流入側配管７１）の内壁面１７１ＡＡからΔ５０６程度離間させて剥離させる。そして、旋回流とされた混合気は、旋回流５０５に一例を示すように、内壁面１７１ＡＡから内側にΔ５０６程度離間されている稜線Ｌ５０５よりも、流入側配管１７１の径方向内側を流れる。

【0081】

以上の様に、剥離促進構造１７０ＢＡに含まれる、流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部１７１ＡＣが、旋回流とされた混合気を流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから離間させて剥離させる。これにより、旋回流とされた混合気の流れは、旋回の中央部から流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡまで広がることが抑制されるとともに、流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡよりもさらに径方向外方に広がろうとすることが抑制される。このため、旋回流とされた混合気中の微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度が、旋回の外周部にて高くなることが抑止される。その結果、排気浄化装置７０Ｂは、微粒状尿素水（微粒状反応液）と排気ガスとが混合された混合気を、旋回の中央部から外周部まで微粒状尿素水（微粒状反応液）の密度がほぼ均一に維持された状態で、排気浄化装置７０Ｂの選択還元触媒（触媒）７４の流入側端面７４Ａへと導くことができる。

【0082】

●［他の実施の形態］
本発明の排気浄化システムは、上述した第１～２の実施で説明した排気浄化システム７００Ａ～７００Ｂの構成、形状、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、排気管１２Ｂの内径、浄化本体部７２の内径、選択還元触媒７４の形状等は、上述した実施の形態にて説明した形状やサイズ等に限定されるものではなく、適宜変更できる。

【0083】

上述した第１～２の実施の形の排気浄化システム７００Ａ～７００Ｂは、排気ガスを浄化するために尿素水（反応液）と排気ガスを反応させる排気浄化システム７００である。他の排気浄化装置に、第１～２の実施の形態の排気浄化システム７００Ａ～７００Ｂを適用してもよい。例えば、図１を用いて上述した様に、第１排気浄化装置４１は、内燃機関の排気経路１２に設けられており、排気ガス中に噴射された燃料（反応液）と排気ガスが混合された混合気が流入されて、燃料（反応液）と排気ガスを反応させる排気浄化装置の一種である。第１～２の実施の形態の排気浄化システム７００Ａ～７００Ｂを、第１排気浄化装置４１に適用してもよい。

【0084】

上述した第１の実施の形態の排気浄化システム７００Ａでは、剥離促進構造７０ＡＡとして、円錐台状部７１Ａの傾斜角度θ７１を、剥離促進角度θＡである５０°以上９０°未満とした（５０°≦剥離促進角度θＡ＜９０°）。剥離促進角度θＡである５０°以上９０°未満以外の角度であっても、旋回流とされた混合気を、流入側配管７１の内壁面７１ＡＡから離間させて剥離させる角度であれば、第１の実施の形態の円錐台状部７１Ａの傾斜角度θ７１としてもよい。

【0085】

上述した第２の実施の形態では、排気浄化システム７００Ｂは、剥離促進構造１７０ＢＡは、流入側配管１７１の環状突出部１７１ＡＣを含んでいる。第２の実施の形態の排気浄化装置７０Ｂにおいて、流入側配管１７１の円錐台状部１７１Ａの傾斜角度θ１７１は、図６に示す従来の排気浄化システム１００と同様に、３０°以上４５°未満（３０°≦傾斜角度θ１７１≦４５°）に設定した。一方、剥離促進構造１７０ＢＡは、旋回流とされた混合気を、流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから離間させて剥離させる構造であればよい。そこで、実施の形態２の排気浄化システム７００Ｂにおいて、剥離促進構造１７０ＢＡに替えて、旋回流とされた混合気を、流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから離間させて剥離させる構造を、適宜剥離促進構造として設けてもよい。

【0086】

また、上述した第２の実施の形態では、排気浄化システム７００Ｂの円錐台状部１７１Ａの傾斜角度θ１７１を３０°以上４５°未満に設定したが、傾斜角度θ１７１はこれに限らず適宜設定できる。例えば、傾斜角度θ１７１を第１の実施の形態１の剥離促進角度θＡである５０°以上９０°未満にしてもよい。これにより、流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡからの混合気の剥離をより確実に促進できる。

【0087】

上述した第２の実施の形態では、排気浄化システム７００Ｂにおいて、図１１に示すように、環状突出部１７１ＡＣは、環状凹部１７１ＡＢの内壁面１７１ＡＡ側の壁面として形成されている。環状突出部１７１ＡＣは、流入側配管１７１の上流側から下流側へと混合気を導く流入側配管１７１の内壁面１７１ＡＡから径方向内方へと周方向に連続して突出していればよい。必ずしも、環状突出部１７１ＡＣを、環状凹部１７１ＡＢの内壁面として形成しなくともよい。例えば、図７に示す従来の流入側配管１０１の内壁面に、環状の部材を、例えば溶接等により接合して、内壁面１７１ＡＡから径方向内方へと周方向に連続して突出する環状突出部１７１ＡＣを形成してもよい。

【0088】

上述した第１～２の実施の形態にて説明した本発明の排気浄化システム７００Ａ～７００Ｂは、一般車両、産業車両、発電システム等、種々の用途、種々の燃料の内燃機関に適用することができる。

【符号の説明】

【0089】

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１１ 吸気通路
１２ 排気経路
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 排気管（排気経路）
１２ＢＡ 第１屈曲部
１２ＢＢ 第２屈曲部
１２Ｂ１ 排気管インシュレータ
１４Ａ～１４Ｄ インジェクタ
２１ 燃料添加弁（液体添加弁）
３１ 吸入空気流量検出装置
３３ アクセル開度検出装置
３４ 回転検出装置
３５ 差圧センサ
３６Ａ～３６Ｄ 排気温度検出装置
３７Ａ、３７Ｂ ＮＯｘセンサ
４１ 第１排気浄化装置
４２ 第１酸化触媒（触媒）
４３ 粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）
４７ 第２酸化触媒
５０ 制御装置
６１ 尿素水添加弁（液体添加弁）
６１Ａ 空冷フィン
６２ 尿素水供給管
６３ 尿素水ポンプ
６４ 分散装置
６５ 尿素水タンク
６７ 尿素水
６８ レベルゲージ
６９ 濃度センサ
７００、７００Ａ、７００Ｂ 排気浄化システム
７０、７０Ａ、７０Ｂ 排気浄化装置
７０ＡＡ、１７０ＢＡ 剥離促進構造
７１ 流入側配管
７１Ａ 円錐台状部
７１ＡＡ 内壁面
１７１ 流入側配管
１７１Ａ 円錐台状部
１７１ＡＡ 内壁面
１７１ＡＢ 環状凹部
１７１ＡＣ 環状突出部
７２ 浄化本体部
７３ 流出側配管
７４ 選択還元触媒（触媒）
８１ タイヤ
１００、２００ 排気浄化システム
１０１ 流入側配管
１０１Ａ 円錐台状部
１０１ＡＡ 内壁面
Ｃ１２Ｂ 軸線
Ｌ７０ＡＡ、Ｌ５０１、Ｌ５０４、Ｌ５０５、Ｌ１０１ 稜線
θ７１、θ１０１、θ１７１ 傾斜角度
θＡ 剥離促進角度
５０１、５０３～５０５ 旋回流
５０２、５０６ 循環流
Ｒ１ 高密度領域
Ｒ２ 中密度領域
Ｒ３ 低密度領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】